一种乘用车仪表板结构动态特性测量方法

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种乘用车仪表板结构动态特性测量方法。

背景技术

仪表板是驾驶室中安装各种指示仪表和点火开关等的一个总成，是乘用车内饰中最重要的系统，其设计的质量直接影响整车内饰的品质。仪表板不仅是体现整车艺术风格的重要内饰之一，而且与人的舒适感受息息相关。仪表板位于驾驶员和乘客的视野正前方，各种仪表、点火开关安装在仪表板上，在行驶过程中如果发生颤振、抖动、异响，会使人目眩和不适，直接影响主观体验。转向盘和仪表板都安装在仪表板横梁上，如果转向盘和仪表板模态耦合，会引起转向盘抖动，影响驾驶员的驾驶体验。

因此，对于乘用车仪表板的结构动态特性测量十分重要，目前暂无相关方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种乘用车仪表板结构动态特性测量方法，能够为仿真计算提供数据支持，校正仿真模型，提高计算精度；并通过动态特性测量，可以提前识别振颤、异响等问题，支持整车正向开发；同时可以提前识别振颤、异响等问题。

本发明通过如下技术方案实现：

一种乘用车仪表板结构动态特性测量方法，具体包括以下步骤：

步骤一、试验准备；

步骤二、根据仪表板上的测量点的相对位置进行建立仪表板模型；

步骤三、通道设置；

步骤四、试验测试；

步骤五、数据处理。

进一步地，所述步骤一的具体方法如下：

准备待测乘用车仪表板、数据采集前端、计算机、加速度传感器、加速度传感器线、力锤、力锤线；仪表板按照设计状态安装在整车上，整车熄火静止停放，检查待测仪表板外观和结构无损坏、磨损，仪表板上不得放置任何其它物品以免影响试验结果。

进一步地，所述步骤一中，力锤的量程为2000N到5000N之间，锤头采用橡胶头；加速度传感器的质量不大于7克。

进一步地，所述步骤二的具体方法如下：

采用直角坐标系，根据仪表板的结构特性，选择代表其结构特征的若干个测量点，间距在200mm～400mm之间，在各连接处、大平面上布置测量点，然后根据测量点的相对位置建立仪表板模型。

进一步地，所述步骤三的具体方法如下：

根据仪表板的结构特性，设置采集频率范围：0Hz～256Hz，分辨率0.5Hz，分析频率范围：0Hz～100Hz；对测量点振动响应信号施加“指数窗”，以改善测量的信噪比。

进一步地，所述步骤四的具体方法如下：

首先，将力锤线和加速度传感器线连在数据采集前端上，力锤和加速度传感器分别装在力锤线和加速度传感器线上；

然后，将加速度传感器分别布置在测量点上，采用分组测量的方法采集信号；

最后，采用力锤敲击转向盘的右上角，进行脉冲激励，通过数据采集前端接收力锤的力信号和加速度传感器的振动响应信号。

进一步地，步骤四中，采用一个力锤和五个加速度传感器。

进一步地，步骤四中，采用分组测量的方法，一组采集五个测量点的信号。

进一步地，步骤四中，激励力为30N-50N，敲击方向要求激励方向在X、Y、Z三个方向都具有分量。

进一步地，所述步骤五的具体方法如下：

采用计算机处理数据采集前端采集的力锤力信号和加速度传感器振动信号，将各组测试的数据合并处理，对激励信号和振动响应信号做快速傅里叶变换，计算频响函数曲线FRF，计算相对阻尼比，通过最小二乘复频域法识别仪表板的模态频率和模态振型。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)、本发明通过对乘用车仪表板进行结构动态特性测量，能够为仿真计算提供数据支持，校正仿真模型，提高计算精度；

(2)、本发明将转向柱和仪表板都安装在仪表板横梁上，通过识别仪表板模态，可以进行模态解耦，避开3Hz以上防止出现转向盘抖动问题；

(3)、本发明采用各种仪表和点火开关都安装在仪表板上，通过动态特性测量，可以提前识别振颤、异响等问题，支持整车正向开发。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的一种乘用车仪表板结构动态特性测量方法的流程示意图；

图2为仪表板模型示意图；

图3为力锤敲击示意图；

图4为模态频率为31.7Hz、模态阻尼比为2.25的模态振型示意图；

图5为模态频率为43.6Hz、模态阻尼比为2.34的模态振型示意图；

图6为模态频率为48.8Hz、模态阻尼比为1.75的模态振型示意图；

图7为模态频率为58.8Hz、模态阻尼比为2.9的模态振型示意图；

图8为模态频率为63.9Hz、模态阻尼比为2.86的模态振型示意图。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种乘用车仪表板结构动态特性测量方法，具体包括以下步骤：

步骤一、试验准备，具体内容如下：

本实施例准备待测乘用车仪表板、数据采集前端、计算机、加速度传感器、加速度传感器线、力锤、力锤线。仪表板按照设计状态安装在整车上，整车熄火静止停放，检查待测仪表板外观和结构无损坏、磨损，仪表板上不得放置任何其它物品以免影响试验结果；

根据汽车摩擦片的特性，力锤量程为2000N到5000N之间，锤头采用橡胶头；加速度传感器要求质量不大于7克。

步骤二、根据仪表板上的测量点的相对位置进行建立仪表板模型，具体内容如下：

采用直角坐标系，根据仪表板的结构特性，选择能够代表其结构特征的若干个测量点，间距在200mm～400mm之间，注意在各连接处、大平面上布置测量点；根据测量点相对位置进行建模，如图2所示。

步骤三、通道设置，具体内容如下：

根据仪表板的结构特性，设置采集频率范围：0Hz～256Hz，分辨率0.5Hz，分析频率范围：0Hz～100Hz。对测量点振动响应信号施加“指数窗”，以改善测量的信噪比。

步骤四、试验测试，具体内容如下：

将力锤线和加速度传感器线连在数据采集前端上，力锤和加速度传感器分别装在力锤线和加速度传感器线上，需要一个力锤和5个加速度传感器。采用分组测量的方法，一组采集五个测量点的信号，将加速度传感器分别布置在测量点上；用力锤转向盘的右上角，进行脉冲激励，激励力在30N-50N，敲击方向要求激励方向在X、Y、Z三个方向都需要有分量，如图3所示；用数据采集前端拾取力锤的力信号和加速度传感器的振动响应信号。

步骤五、数据处理，具体内容如下：

采用计算机处理数据采集前端采集的力锤力信号和加速度传感器振动信号，将各组测试的数据合并处理，对激励信号和振动响应信号做快速傅里叶变换，计算频响函数曲线FRF，计算相对阻尼比，通过最小二乘复频域法识别仪表板的模态频率和模态振型。

实施例2

某车型在开发过程中，发现了方向盘抖动问题，对方向盘和相邻系统进行原因查找。采用实施例1的方法进行测量，得到了仪表板的相关动态特性参数，如表1所示，在表中可以看到，第一阶模态频率为31.7Hz，与转向盘模态接近，同时31.7Hz对应振型为转向盘附件的局部模态，如图4、图5、图6、图7及图8所示；

表1某车型仪表板动态特性识别结果示意表

综上，该方法针对仪表板薄弱的地方进行加强，提高了局部模态，解决了转向盘抖动问题。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。